Hay bị cho là thô lỗ và cục cằn, Senna thực ra lại là một người giàu tình cảm, thường cố gắng giấu những cảm xúc thật của mình dưới vẻ ngoài cứng rắn. Anh đã bật khóc trước cái chết của tay đua người Áo Roland Ratzenberger, một ngày trước cái chết của chính anh.

Những giờ phút cuối cùng của Ayrton Senna - ngày Chủ nhật 1 tháng 5 năm 1994 - đã được ghi lại một cách cẩn thận:

7h30: Senna được gọi dậy tại phòng số 200 khách sạn Castello ở Castel San Pietro bởi Owen O'Mahony, phi công riêng của anh. Sau đó anh bay tới đường đua trên một chiếc trực thăng, rồi dễ dàng dẫn đầu ở đợt đua khởi động buổi sáng. Anh đề nghị David Brown, kỹ sư phụ trách chiếc xe đua của anh không điều chỉnh gì thêm ở chiếc xe. Anh cũng chạy một vòng biểu diễn ghi hình cho kênh truyền hình TF1 của Pháp, nơi kỳ phùng địch thủ một thời của anh, Alain Prost đang làm việc. Anh nói với người của TF1 qua radio: "Cho tôi gửi lời hỏi thăm tới người bạn cũ của tôi, Alain Prost. Hãy nói với anh ấy rằng chúng tôi rất nhớ anh ấy." Bởi hai đối thủ cũ từng như Mặt Trăng và Mặt Trời và hầu như không bao giờ nói chuyện với nhau, hành động của Senna đã khiến Prost xúc động, và sau đó 2 người đã nói chuyện với nhau rất lâu. Prost còn hẹn gặp lại Senna tại vòng đua Monaco 2 tuần sau đó.

11h: Senna cùng với Gerhard Berger, đồng đội cũ ở McLaren, tới buổi họp báo trước cuộc đua. Cuộc họp báo ngắn, trong đó những người có mặt đã dành 1 phút tưởng niệm tay đua Roland Ratzenberger (của đội Simtek), người đã chết ngày hôm trước trong một tai nạn ở vòng đua xếp hạng. Trong cuộc họp báo này, Senna đã thể hiện sự lo ngại của mình về tốc độ của xe an toàn. Anh cho rằng xe an toàn chạy quá chậm so với tốc độ hoạt động lý tưởng của lốp xe đua, khiến cho lốp xe đua bị nguội đi, giảm độ ma sát với đường đua.

12h: Senna tới khu vực tiếp khách của đội Williams để cùng với người đồng đội Damon Hill đón tiếp các vị khách mời. Anh không còn tâm trạng nào để làm việc này, nhưng hiểu rằng tiếp thị là một phần trong công việc của một tay đua.

12h20: Senna bắt đầu chuẩn bị cho cuộc đua. Thông thường anh hay ăn một bữa trưa nhẹ với cá hoặc pasta, sau đó nghỉ ngơi khoảng 1 giờ, không nói chuyện với ai cả.

13h30: Nửa tiếng trước khi xuất phát, Senna tới khu vực kỹ thuật của đội đua Williams. Jaime Brito, một phóng viên người Brasil, đã đề nghị anh ký tặng 3 bức ảnh. "Anh ấy đã làm một việc mà tôi chưa bao giờ thấy anh ấy làm trước đây," Brito nhớ lại. "Anh ấy đi vòng quanh chiếc xe đua của mình, xem xét lốp xe, tì thử cánh gió sau của xe, cứ như là anh ấy nghi ngờ điều gì bất thường ở chiếc xe".

13h45: Senna phá vỡ quy luật thông thường trên vạch xuất phát của anh khi tháo bỏ mũ bảo hiểm. Trong khi phần đông các tay đua khác thường đợi đến sát giờ đua mới vào xe, Senna thường vào xe rất sớm và tập trung suy nghĩ.

14h: Đèn xuất phát bật sáng, Senna dẫn đầu các xe đua ào ào tiến tới cua đầu tiên. Tuy nhiên một tai nạn xảy ra: tay đua Pedro Lamy của đội Lotus đâm vào chiếc xe Benetton bị chết máy giữa đường của tay đua J. J. Lehto, khiến mảnh vỡ văng tung toé khắp đường đua. Một chiếc bánh xe bay lên tận khán đài, làm bị thương 9 người.

14h03: Xe an toàn xuất hiện, dẫn đầu đoàn đua chạy chậm xung quanh đường đua trong khi các nhân viên kỹ thuật dọn dẹp các mảnh vỡ. Đây chính là điều mà Senna đã lo ngại trong cuộc họp báo. Senna vẫn dẫn đầu, theo sau lần lượt là Michael Schumacher, Gerhard Berger và Damon Hill.

14h15: Đội Williams thông báo cho Senna biết xe an toàn chuẩn bị rời khỏi đường đua để cuộc đua tiếp tục. Senna trả lời. Đây là lần liên lạc cuối cùng của anh với đội đua. Cuộc đua bắt đầu trở lại, Senna và Schumacher lập tức bám sát nhau và gia tăng khoảng cách với các tay đua còn lại.

14h17: Vòng đua thứ bảy, Senna vào khúc cua Tamburello với tốc độ 190 dặm/giờ (khoảng 305 km/h), mất lái và lao vào bức tường bêtông không có lớp lốp cao su bảo vệ. Điểm va chạm đầu tiên là khu vực phía trước bên phải của xe, lốp xe văng ra ngoài, chiếc xe bẹp dúm, bật trở lại tới gần mép đường đua. Khi chiếc xe Williams mất lái, Senna đã đạp phanh, nên tốc độ xe khi chạm vào tường bêtông giảm xuống còn 131 dặm/giờ (khoảng 210 km/h). Ngay sau khi đâm, người ta thấy Senna dường như cử động đầu, mang lại chút hy vọng nhỏ rằng anh không bị thương nặng. Tuy nhiên, Senna đã bị chấn thương rất nặng ở vùng đầu. Hàng triệu người xem truyền hình đã nhìn thấy máu chảy ra khỏi xe trong những hình ảnh quay từ trên không. Senna được đưa ra khỏi xe và chở đến bệnh viện Maggiore ở Bologna bằng trực thăng. Trên máy bay, các bác sĩ cố gắng duy trì nhịp tim cho anh.

14h55: 37 phút sau tai nạn của Senna, cuộc đua được cho xuất phát lại. Berger dẫn đầu trong 11 vòng trước khi vào pit và bỏ cuộc ở vòng 14. Là bạn thân của Senna, anh lập tức vào bệnh viện.

16h20: Michael Schumacher cán vạch đích trước tiên, giành chiến thắng thứ ba liên tiếp. Ngay sau đó, tại bệnh viện, các tín hiệu điện não đồ cho thấy não của Senna đã ngừng hoạt động, và anh chỉ còn được duy trì cuộc sống thực vật bởi các máy móc y tế. Theo luật của Ý, các bác sĩ không được phép ngừng hoạt động của các máy móc trong vòng 12 tiếng đồng hồ. Tuy nhiên 12 tiếng đồng hồ là quá nhiều với tình trạng của Senna.

18h40: Bác sĩ trưởng Maria Theresa Fiandri ra thông báo rằng Senna đã chết. Tại đường đua, khi dọn dẹp những gì còn lại của chiếc xe của anh, người ta đã tìm thấy một lá quốc kỳ Áo. Senna đã định giành chiến thắng thứ 42 của mình để tưởng nhớ Ratzenberger.